HA.221 [陆地碳水循环过程] 北半球高纬度地区空气和地表温度驱动陆地碳、水循环过程差异

Tang J, Chen S, Martín Belda D, et al. (2024). Air and surface temperatures differently drive terrestrial carbon and water cycles in the high latitudes. Geophysical Research Letters , 51(19): e2024GL110652.

https://doi.org/10.1029/2024GL110652

空气温度；地表温度；LPJ-GUESS，碳水循环

北半球高纬度地区植被经历的温度与周围空气温度存在差异（图1）。然而，由于缺乏区域性的植物温度数据产品，我们采用动态全球植被模型 LPJ-GUESS，并分别使用应用广泛的 ERA5 地表温度（Tsurf，处于辐射平衡状态下的地表温度）和空气温度（Tair）驱动模型，通过模型情景实验，以探讨生态系统过程对这两种温度的响应机制。

图1. 1979 年至 2015 年非夏季（a，除 6、7、8 月以外的一年中的时期）和夏季（b，6、7、8 月）地表与气温差异的空间分布。地表和空气温度的月平均值(c)和三个地区的地表和空气温度的差异(d)。Tundra & Boreal：包括冻原和北方生物群落

研究表明，使用空气或地表温度驱动生态系统模型会导致对陆地水和碳通量、物候期和植被组成的估计存在差异。总体而言，地表温度对北极冻土带生态系统生产力的影响高于气温，主要是因为北极冻土带的生长季节较长，个体生产力较高，叶面覆盖度较高（图2）。

图2. 不同植物功能类型 (PFT) 的空气和地表温度驱动LPJ-GUESS模型模拟的月总初级生产力 (GPP) 和物候期差异。

在非夏季月份，由于反射率的影响，地表温度低于大气温度，这限制了北方森林地区夏季植物生产力，因为叶覆盖率和酶活性较低（图3）。

图3. 植物功能类型以北方针叶常绿为主的示例网格（经度/纬度：-145.25 /62.25）；左y轴为月叶面积指数（LAI），右y轴为光合作用中的温度响应值（tscal，单位）

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